文章目录
- （1）修改原哈希表
- （2）迭代器
- （3）最后一步
- （4）关于key是自定义类型的额外补充(面试题)
- （5）源代码
（1）修改原哈希表
和红黑树封装一样的逻辑，unordered_map/set公用一张哈希表，所以改的时候两个容器都要一块取考虑，因为需要通过泛型去设计，要有复用思想。
这里一部分就简单说一下，比如第二个参数是K就是K，为什么要传第一个模板参数，它要和map复用，因为map也需要用到key，第一个模板参数拿到K的类型，因为查找，删除等接口的参数是K，第二个模板参数决定了树的节点存什么，是K还是KV。
我们一步一步加并修改原来哈希表的内容，这里就不叫V，自己写的时候这叫T，把节点结构体里面的pair类型改成T，构造函数里面用data初始化_data。以及后面涉及到pair<K,V>&kv的全都改成T&data。unordered_map就通过第二个模板参数控制node里面的data，同理unordered_set也一样。
之前是kv现在要改为_data，把kv.first改为_data,但是这里的第二个_data并不是我们想要的，因为这里的data到底是什么并不知道，上一层加了一层泛型。这需要用仿函数解决Key。原来哈希表里面涉及到hash(cur->kv.first) 需要成hash(kot(cur->_data))，表示通过指针获取节点的_data数据，我们并不知道这是什么类型需要再用仿函数Key创建的对象kot调用()来获取具体的数据，最后通过hash()来获取键值所对应的存储位置。
（2）迭代器
如上图，对于++it怎么走，大致思路是这样的，如果node不等于空继续往下走，如果为空，就需要找下一个桶，
这里写迭代器的时候因为++需要用到哈希表，就需要前置声明，这里存在互相引用的问题，迭代器需要哈希表，哈希表需要迭代器，就要把哈希表定义在前面，其他的一样的老套路，只不过里面多了一个哈希表指针，构造的时候需要初始化，另外另一个构造函数一会实现，主要这里先把迭代器++实现出来，因为它的迭代器只支持单向，没有减减。
实现迭代器加加解析：
如果node的下一个指针不为空，就继续往下走更新_node,如果为空，可能走到尾部了，就需要找下一个桶，下一个不为空的桶在哪我们不知道，先算自己在哪，先把_data里面的key取出来，再用哈希的仿函数获得整数，模上表的大小找到映射位置，算出来hashi加加一下，就去找不为空的桶，如果hashi小于数据个数，就进如循环，再判断如果下一个位置不为空，就把表的第一个节点指针给_node，否则++hashi，就过走完了整个表，没有找到下一个位置，就用空取替带_node。最后返回this指针。如下图代码：
Self& operator++()
{
if (_node->_next != nullptr)
{
_node = _node->_next;
}
else
{
Key kot;
Hash hash;
size_t hashi = hash(kot(_node->_data)) % _ht->_tables.size();
++hashi;
while (hashi < _ht->_tables.size())
{
if (_ht->_tables[hashi])
{
_node = _ht->_tables[hashi];
break;
}
else
{
++hashi;
}
if (hashi == _ht->_tables.size())
{
_node = nullptr;
}
}
}
return *this;
}
我们实现begin和end，begin：要返回第一个桶的第一个数据，这个begin不是直接构建的，需要遍历去找第一个不为空的桶，找到之后就构建迭代器，但是除了传找到的这个节点，还得传哈希表，我们直接可以用this指针，就是指向哈希表对象本身。
end：就直接拿空就构造就可以
同理const_begin和const_end同理
iterator begin()
{
Node* cur = nullptr;
for (size_t i = 0; i < _tables.size(); ++i)
{
cur = _tables[i];
if (cur)
{
break;
}
}
return iterator(cur, this);
}
上面需要一些细节，迭代器需要访问_table的私有，就让我们这个哈希表这个类提供一个get.size和get.table,也可以写一个友元函数，因为是模板还得需要加上模板参数，如图：
我们继续在unordered_map增加迭代器参数，同理unordered_set也一样，在哈希表类里里面曾加一个普通迭代器和const迭代器，如图下图：
注意这里的unordered_set两个普通迭代器底层用的都是const迭代器，unordered_map普通迭代器用的普通迭代器，因为它需要修改它的Value，它的K不能修改是通过paie里面的constkey达到的，而unordered_set只有K，K是不是能修改的。
但是直接用会报错，因为unordered_set调用begin的时候，普通对象调用的普通begin，返回的是普通迭代器，但这里是const迭代器，这里就不具体演示了，和红黑树封装一样的逻辑。具体原因是我们迭代器里没有写对应的构造，需要一个支持普通到const迭代器的构造，我们在里面单独加一个普通迭代器Iterator，构造里它的参数前面加一个const，具体就不说了可以看红黑树封装。其实就是权限的缩小。这里还有一个细节，如果调用const_iterator会有问题，因为begin是const，返回时，迭代器里的this指针就是const的，这时候要要把迭代器构造的哈希表对象指针改成const的。因为迭代器里面不会修改这里的哈希表，需要取遍历它，传普通传const都可以接收，因为权限可以缩小。
（3）最后一步
我们在unordered_map里面提供一个[]，它要去访问第二个V值也就是pair的second，如果它没有就插入，如果有就返回key所在节点的迭代器，因为里面调用的是insert，这样就不仅能查找对应的value值，并有修改功能并可以插入新的键值对,insert返回值得个是个pair类型。而且并把有关的insert返回值，如果返回成功就返回新插入节点的构造的迭代器加一个true即make_pair(iterator(newnode, this), true)，同样unordered_set的insert也一样改为pair<iterator,bool>,里面是是一个迭代器和布尔值。
总之，insert返回值是个pair类型，find返回的是一个迭代器，erase返回bool值，unordered_set除了不提供[]，其他都一样。
另外，我们的key还可以支持自定义类型，但是需要要满足支持转换成取模的仿函数，和等于比较和等于比较，调用unordered_map/set需要显示传HashDate仿函数如图：
如下图我们进行的测试和结果：
（4）关于key是自定义类型的额外补充(面试题)
1、一个类型要做unordered哈希系列的key：要满足支持转换成取模的仿函数和等于比较，如上。
2、一个类型要做map系列的key：要满足支持<比较。
在STL源码库中，map默认的第三个参数为less<_Key>，就是将key按照从小到大的顺序排列，其内部实现很简单，就是直接比较两个key的类型返回。但是如果是自定义类型的时候，直接用默认的less比较的话会报错，因为编译器不知道怎么处理，即不知道如何比较他们的大小，它能应对内置类型比如int等，比如复合类型string。如何解决？2种方法：
第一种方法：继续使用第三个模板参数，因为第三个模板参数内部是直接比较key的类型大小，我们可以在自定义的类型里实现重载<运算符，让它知道如何比较这两个key，因为默认参数是less，所以只需要重载<运算符就可以了，如果参数是greater，那么就需要重载>运算符。
struct nza {
nza(int n1 = 0, int n2 = 1)
:_n1(n1), _n2(n2) {}
bool operator<(const nza& Data) const{
return _n1+_n2 < Data._n1 + Data._n2;
}
int _n1;
int _n2;
};
int main() {
map<nza, int> myMap;
}
第二种方法就是：自己实现一个仿函数。
struct nza {
nza(int n1 = 0, int n2 = 1)
:_n1(n1), _n2(n2) {}
int _n1;
int _n2;
};
template<class T>
struct RLcmp {
bool operator()(const T& Data1, const T& Data2)const {
return Data1._n1 + Data1._n2< Data1._n1 + Data2._n2;
}
};
int main()
{
map<nza, int, RLcmp<nza> > myMap;
}
（5）源代码
OpenHash.h
#pragma once
#include<utility>
#include<vector>
#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;
template<class K>
struct HashFunc
{
size_t operator()(const K& key)
{
return key;
}
};
template<>
struct HashFunc<string>
{
size_t operator()(const string& str)
{
size_t hash = 0;
for (auto& e : str)
{
hash += e;
hash *= 131;
}
return hash;
}
};
template<class T>
struct HashNode
{
T _data;
HashNode<T>* _next;
HashNode(const T& data)
:_next(nullptr)
, _data(data)
{}
};
template<class K, class T, class Key, class Hash>
class HashTable;
template<class K, class T, class Ref, class Ptr, class Key, class Hash>
struct _HashIterator
{
typedef HashNode<T> Node;
typedef HashTable<K, T, Key, Hash> HT;
typedef _HashIterator<K, T, Ref, Ptr, Key, Hash> Self;
typedef _HashIterator<K, T, T&, T*, Key, Hash> Iterator;
Node* _node;
const HT* _ht;
_HashIterator(Node* node, const HT* ht)
:_node(node)
, _ht(ht)
{}
_HashIterator(const Iterator& it)
:_node(it._node)
, _ht(it._ht)
{}
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
bool operator!=(const Self& s)
{
return _node != s._node;
}
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
Self& operator++()
{
if (_node->_next != nullptr)
{
_node = _node->_next;
}
else
{
Key kot;
Hash hash;
size_t hashi = hash(kot(_node->_data)) % _ht->_tables.size();
++hashi;
while (hashi < _ht->_tables.size())
{
if (_ht->_tables[hashi])
{
_node = _ht->_tables[hashi];
break;
}
else
{
++hashi;
}
if (hashi == _ht->_tables.size())
{
_node = nullptr;
}
}
}
return *this;
}
};
template<class K, class T, class Key, class Hash>
class HashTable
{
template<class K, class T, class Ref, class Ptr, class Key, class Hash>
friend struct _HashIterator;
typedef HashNode<T> Node;
public:
typedef _HashIterator<K, T, T&, T*, Key, Hash> iterator;
typedef _HashIterator<K, T, const T&, const T*, Key, Hash> const_iterator;
iterator begin()
{
Node* cur = nullptr;
for (size_t i = 0; i < _tables.size(); ++i)
{
cur = _tables[i];
if (cur)
{
break;
}
}
return iterator(cur, this);
}
iterator end()
{
return iterator(nullptr, this);
}
const_iterator begin()const
{
Node* cur = nullptr;
for (size_t i = 0; i < _tables.size(); ++i)
{
cur = _tables[i];
if (cur)
{
break;
}
}
return const_iterator(cur, this);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(nullptr, this);
}
~HashTable()
{
for (auto& cur : _tables)
{
while (cur)
{
Node* next = cur->_next;
delete cur;
cur = next;
}
cur = nullptr;
}
}
pair<iterator, bool> Insert(const T& data)
{
Key kot;
iterator it = Find(kot(data));
if (it != end())
{
return make_pair(it, false);
}
Hash hash;
if (_n == _tables.size())
{
/*size_t newsize = _tables.size() == 0 ? 10 : _tables.size() * 2;*/
size_t newsize = GetNextPrime(_tables.size());
vector<Node*> newtables(newsize, nullptr);
for (auto& cur : _tables)
{
while (cur)
{
Node* next = cur->_next;;
size_t hashi = hash(kot(cur->_data)) % newtables.size();
cur->_next = newtables[hashi];
newtables[hashi] = cur;
cur = next;
}
}
_tables.swap(newtables);
}
size_t hashi = hash(kot(data)) % _tables.size();
Node* newnode = new Node(data);
newnode->_next = _tables[hashi];
_tables[hashi] = newnode;
++_n;
return make_pair(iterator(newnode, this), true);
}
iterator Find(const K& key)
{
Key kot;
if (_tables.size() == 0)
return end();
Hash hash;
size_t hashi = hash(key) % _tables.size();
Node* cur = _tables[hashi];
while (cur)
{
if (kot(cur->_data) == key)
{
return iterator(cur, this);
}
cur = cur->_next;
}
return end();
}
bool Erase(const K& key)
{
Key kot;
Hash hash;
size_t hashi = hash(key) % _tables.size();
Node* prev = nullptr;
Node* cur = _tables[hashi];
while (cur)
{
if (kot(cur->_data) == key)
{
if (prev == nullptr)
{
_tables[hashi] = cur->_next;
}
else
{
prev->_next = cur->_next;
}
delete cur;
return true;
}
else
{
prev = cur;
cur = cur->_next;
}
}
return false;
}
size_t GetNextPrime(size_t prime)
{
static const int __stl_num_primes = 28;
static const unsigned long __stl_prime_list[__stl_num_primes] =
{
53, 97, 193, 389, 769,
1543, 3079, 6151, 12289, 24593,
49157, 98317, 196613, 393241, 786433,
1572869, 3145739, 6291469, 12582917, 25165843,
50331653, 100663319, 201326611, 402653189, 805306457,
1610612741, 3221225473, 4294967291
};
size_t i = 0;
for (; i < __stl_num_primes; ++i)
{
if (__stl_prime_list[i] > prime)
return __stl_prime_list[i];
}
return __stl_prime_list[i];
}
private:
vector<Node*> _tables;
size_t _n = 0;
};
unordered_Map.h
#pragma once
#include"OpenHash.h"
namespace nza
{
template<class K, class V,class Hash=HashFunc<K>>
class unordered_Map
{
public:
struct MapKey
{
const K& operator()(const pair<K,V>& kv)
{
return kv.first;
}
};
public:
typedef typename HashTable<K, pair<const K,V>, MapKey,Hash>::iterator iterator;
typedef typename HashTable<K, pair<const K,V>, MapKey,Hash>::const_iterator const_iterator;
iterator begin()
{
return _ht.begin();
}
iterator end()
{
return _ht.end();
}
const_iterator begin() const
{
return _ht.begin();
}
const_iterator end() const
{
return _ht.end();
}
V& operator[](const K& key)
{
pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));
return ret.first->second;
}
pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv)
{
return _ht.Insert(kv);
}
iterator find(const K& key)
{
return _ht.Find(key);
}
bool erase(const K& key)
{
return _ht.Erase(key);
}
private:
HashTable<K,pair<const K, V>, MapKey,Hash> _ht;
};
class Date
{
friend struct HashDate;
public:
Date(int year = 2000, int month = 12, int day = 23)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d)const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d)const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
bool operator==(const Date& d) const
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
struct HashDate
{
size_t operator()(const Date& d)
{
size_t hash = 0;
hash += d._year;
hash *= 31;
hash += d._month;
hash *= 31;
hash += d._day;
hash *= 31;
return hash;
}
};
void TestM1()
{
unordered_Map<int, int> m;
m.insert(make_pair(66, 66));
m.insert(make_pair(77, 77));
m.insert(make_pair(160, 160));
unordered_Map<int, int>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
cout << it->first << ":" << it->second << endl;
++it;
}
cout << endl;
}
void TestM2()
{
Date d1(2016, 3, 15);
Date d2(2016, 3, 15);
Date d3(2016, 3, 12);
Date d4(2016, 3, 11);
Date d5(2023, 3, 12);
Date d6(2023, 3, 13);
Date a[] = { d1, d2, d3, d4, d5, d6 };
unordered_Map<Date, int, HashDate> cm;
for (auto e : a)
{
cm[e]++;
}
for (auto& kv : cm)
{
cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
}
cout << endl;
}
}
unordered_Set.h
#pragma once
#include"OpenHash.h"
namespace nza
{
template<class K,class Hash=HashFunc<K>>
class unordered_Set
{
public:
struct SetKey
{
const K& operator()(const K& key)
{
return key;
}
};
public:
typedef typename HashTable< K, K, SetKey,Hash>::const_iterator iterator;
typedef typename HashTable< K, K, SetKey,Hash>::const_iterator const_iterator;
iterator begin()
{
return _ht.begin();
}
iterator end()
{
return _ht.end();
}
const_iterator begin() const
{
return _ht.begin();
}
const_iterator end() const
{
return _ht.end();
}
pair<iterator,bool> insert(const K& key)
{
return _ht.Insert(key);
}
iterator find(const K& key)
{
return _ht.Find(key);
}
bool erase(const K& key)
{
return _ht.Erase(key);
}
private:
HashTable<K, K, SetKey,Hash> _ht;
};
void TestS1()
{
int a[] = { 1, 6, 4, 66, 160, 32, 44 };
unordered_Set<int> s;
for (auto e : a)
{
s.insert(e);
}
s.insert(35);
s.insert(117);
unordered_Set<int>::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : s)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
}
test.cpp
#include"OpenHash.h"
#include"unordered_Set.h"
#include"unordered_Map.h"
int main()
{
nza::TestM1();
nza::TestM2();
nza::TestS1();
}
